وظایف انواع و اقسام و گونه های مختلف قطره چکان ها

  • از

قطره چکان ها

توسط آبوی

قطره چكان

وظایف قطره چکان ها:
قطره چكان آخرین قطعه یا وسیله اصلی سیستم آبیاری قطره ای است كه آب از آن به شكل های مختلف مانند قطره، جریان پیوسته یا منقطع و یا فوران خارج می شود. وظیفه قطره چكان آن است كه نیاز آبی روزانه گیاه را، حتی اگر مقدار آن بسیار كم باشد، تامین نماید.

قطره چكان باید دارای چهار ویژگی عمده باشد:


⦁ نسبت به مسدود شدن مقاوم باشد.
⦁ دبی خروجی از آن در طول دوره كاری، تغییر نكند.
⦁ تا حد ممكن ساده باشد تا بعد از تنظیم های اولیه، نیاز به تنظیم، تمیز كردن و بازدید مجدد نباشد.
⦁ دبی آن كمتر از نفوذپذیری خاك و یا هماهنگ با آن باشد.
موارد «1» و «4» متناقض یكدیگرند زیرا برای تامین بند «4» باید روزنه های قطره چكان كوچك و مسیر عبور آب در آن طولانی باشد تا اصطكاك زیاد از انرژی جریان بكاهد، در حالی كه اگر بخواهیم نسبت به مسدود شدن مقاومت كند لازم است روزنه های قطره چكان، بزرگ و یا فشار آب در آن زیاد باشد.

بنابراین ضرورت های ذكر شده در بندهای مذكور وظیفه دشواری است كه بر دوش سازندگان قرار داده شده است. دلیل وجودی انواع و اقسام قطره چكان ها، در ارتباط با تامین همین نیازهاست.
نحوه خروج آب از لوله در سیستم آبیاری قطره ای اساس طبقه بندی آنها قرار گرفته است.

بر این اساس سه نوع الگوی آبیاری وجود دارد كه عبارتند از:


⦁ نقطه ای Point Source
⦁ خطی line Source
⦁ تركیبی combination


در روش نقطه ای خارج شدن آب از لوله فرعی (لاترال) یا توسط خروجی هایی بنام «امیتر» انجام می شود كه زارعین به آن قطره چكان می گویند و یا اینكه وسیله خروج آب یك لوله یا شیلنگ می باشد كه روی آن روزنه های تعبیه شده است.

در هر دو صورت قسمت خیس شده خاك یك نقطه یا مساحت بسیار كوچك در اطراف خروجی می باشد. حال آنكه در روش خطی، لوله فرعی (لاترال) طوری در نظر گرفته می شود كه به جای یك نقطه، نواری از خاك در سرتاسر طول لوله فرعی (لاترال) خیس شود.

لوله های «تراوا» كه آب از تمام نقاط جدار آن خارج می شود، نمونه ای از این روش است.

این روش را سیستم آبیاری قطره ای یا نوار مرطوب نیز می گویند. در لوله های نواری منفذ دار با لوله های دو محفظه ای، گرچه خروج آب از یك نقطه مشخص صورت می گیرد اما به دلیل نزدیك بودن خروجی ها، در عمل، نواری از خاك خیس می شود. لذا این روش را می توان تركیبی از انواع خطی و نقطه ای دانست.
در قطره چكان های نقطه ای كه متداول ترین روش خرد آبیاری است خروج آب معمولا توسط یك روزنه صورت می گیرد.

قطره چكان های روزنه ای سه گونه اند:

⦁ قطره چكان با روزنه ثابت fixed orifice emitter

⦁ قطره چكان با روزنه قابل تنظیم adjastable orifice emitter

⦁ قطره چكان با روزنه متغیر خودكار automatically Variable orifice emitter 

از جایی كه این قطره چكان ها بیش از سایر خروجی ها مورد استفاده قرار می گیرند خصوصیات آنها به اختصار تشریح می شود.

قطره چكان با روزنه ثابت:

در اوایل كاربرد لوله های پلی اتیلن در آبیاری قطره ای برای خروج آب از لوله با مته یا وسایل مشابه سوراخ هایی به فواصل مورد نظر روی لوله ایجاد می گردید. اما این روش نتوانست نظر زارعین را تامین نماید زیرا روزنه های ایجاد شده معمولا بیش از اندازه بزرگ بودند و امكان ایجاد روزنه های بسیار كوچك با این وسایل نیز وجود نداشت. 

رفع مشکل غیر نواختی خروج آب از قطره چکان:

برای رفع این مشكل قطره چكان های با روزنه ثابت توسط كارخانجات سازنده وسایل آبیاری ساخته شد تا روی لوله فرعی (لاترال) قرار گرفته و آب به طور یكنواخت از آن ها خارج گردد. اما این قطره چكان ها نیز دارای همان مشكلات بودند و نتوانستند نظر زارعین را به خود جلب نمایند.پس از آن لوله های بسیار باریك پلاستیكی ابداع گردید كه گاهی قطر آنها به نیم میلی متر می رسد.

لوله های مذكور كه طول متفاوت دارند با فرو شدن به جدار لوله های فرعی (لاترال) روی آن قرار گرفته و آب را با فشار كم از خود خارج می سازند. این لوله ها از نظر تجاری به نام لوله های «میكرو»، لوله های «مویی»، و از نظر شباهت به رشته های ماكارونی لوله های «اسپاگتی» نامیده می شوند.

با توجه به كاهش فشار آب در طی عبور از داخل این لوله ها، مشخص شد كه با افزایش طول آنها و اضافه شدن افت اصطكاك می توان دبی آب را كاهش داد. این امر باعث گردید تا تحقیقات دامنه داری در زمینه رابطه قطر و طول لوله و تاثیر آنها بر دبی صورت گیرد كه منجر به ساخت انواع قطره چكانهای لوله ای گردید و در نهایت لوله هایی با طول بلند به بازار عرضه گردید و با ارائه دستورالعمل به زارعین توصیه می شد كه در هر نقطه براساس دبی مورد نیاز چه طولی از آن را نگه داشته و چه مقدار اضافی را قطع نمایند. 

رفع مشکل دست وپاگیر بودن لوله ها به وسیله ساخت لوله های اسپاگتی:

مسلما برای این كار به نیروی انسانی زیادی نیاز بوده و علاوه بر آن كارگران می بایست از مهارت كافی برخوردار باشند. مشكل دیگر این لوله ها دست و پا گیر بودن آنها در اطراف درخت یا بوته های گیاهی بود كه ممكن است در اثر عملیات مكانیكی باغبانی قطع شوند. البته این مشكل بعدا توسط برخی سازندگان رفع شد. بدین صورت كه لوله های اسپاگتی توسط كارخانه بصورت «حلقه ای» و «كویل» دور لوله پیچیده شده و یا در یك مجموعه بصورت قوطی كوچك به بازار عرضه می شد.

قطره چكان های «كویلی» نیز دارای مشكلات خاص خود بوده و نتوانستند در سیستم آبیاری قطره ای جایگاه مستحكمی پیدا نمایند، مسلما قدم بعدی در ساخت خروجی ها، قالب ریزی نوعی قطره چكان با مسیر طولانی حركت آب در داخل یك قطعه پلاستیكی بود كه بتوان آن را روی لوله های فرعی (لاترال) و یا در مسیر جریان قرار داد. برای رفع مشكل كوچك بودن قطر روزنه، نوعی از آن به بازار عرضه گردید كه به نام قطره چكان های «گردابی» معروف است.

قطره چکان های گردابی:

اساس كار این قطره چكان ها بر این اصل استوار است كه فشار استاتیك آب در مركز یك گرداب كمتر از اطراف آن می باشد، لذا آب در داخل محفظه ی قطره چكان حالت گردابی بخود گرفته و از مركز آن خارج می گردد و فشار آب در نقطه خروج تا حد زیادی كاهش می یابد.

در قطره چكان های گردابی امكان بزرگ بودن مجرای عبور آب وجود داشته و لذا خطر مسدود شدن آن توسط ذرات معلق موجود در آب كمتر است. یكی دیگر از راه های مقابله با كوچك بودن قطر روزنه ابداع قطره چكان های تلاطمی (turbulent) بود كه در آنها آب می بایست از یك مسیر طولانی با پیچ و خم های تیز عبور نماید.

مسیر معوج و طولانی آب در این قطره چكان ها فشار آب را به مقدار زیادی كاهش می دهد. از این نوع قطره چكان ها هم بصورت ((داخل لوله ای)) و هم به شكل ((روی لوله ای)) ساخته و در بازار موجود است.

كلیه قطره چكان هایی كه در بالا توضیح داده شد دارای روزنه های ثابت بوده و گرچه ساختمان فیزیكی آنها بسیار ساده می باشد اما دارای سه عیب عمده می باشند كه عبارتند از:

⦁ كوچك بودن قطر روزنه و حساسیت به گرفتگی.

⦁ با تغییر فشار آب دبی خروجی از آن ها تغییر می كند.

⦁ نسبت به تغییرات دما حساس بوده و دبی آنها تغییر می نماید.

برای رفع این مشكلات انواع دیگری از قطره چكان ها بنام قطره چكان های قابل تنظیم ابداع شدند.

قطره چكان های با روزنه قابل تنظیم:

برای مقابله با نوسانات دبی كه به دلیل تغییر فشار در قطره چكان های با روزنه ثابت اتفاق می افتد قطره چكان های قابل تنظیم ابداع و به بازار ارائه گردیدند. این قطره چكان ها در واقع یك شیر بسیار كوچك پلاستیكی هستند كه روی آنها یك دسته تعبیه شده است.

با پیچاندن این دسته مسیر عبور آب تنگ یا گشاد شده كه در نتیجه دبی خروجی نیز كم یا زیاد می شود. این نوع قطره چكان ها تمام مشكلات مربوط به قطره چكان های با روزنه ثابت را برطرف می کنند، زیرا با تغییر قطر روزنه امكان كم یا زیاد كردن دبی وجود داشته و خطر گرفتگی در آنها بسیار كم است. در صورت مسدود شدن نیز می توان شیر را بیشتر باز كرد تا مواد رسوب شده از داخل آن خارج شوند.

مزیت دیگر این است كه با رشد گیاه و بخصوص درخت ها كه نیاز آبی آن ها افزایش می یابد احتیاج به افزایش تعداد قطره چكان ها برای هر درخت نبوده و تنها با پیچاندن شیر قطره چكان می توان دبی بیشتر را از آن خارج نمود. به همین دلیل در مقطع كوتاهی از زمان این قطره چكان ها بسیار مورد توجه قرار گرفتند و اقسام مختلف آن ها با نام های تجاری و علمی گوناگون به بازار عرضه گردید كه از آن جمله می توان به انواع زیر اشاره كرد:

⦁ قطره چكان توپی شیاری (ball and groove emitter)

⦁ قطره چكان فشاری (compressible insert emitter)

⦁ قطره چكان لولا و شیاری (groove and flap emitter)

⦁ قطره چكان لولایی (flapper emitter)

⦁ قطره چكان دیسك و شیاری (groove and disk emitter)

كه در تمام آنها تنظیم دبی با دست صورت گرفته و بزرگترین عیب آنها نیز ناشی از همین موضوع است. زیرا اولا تنظیم با دست بسیار وقت گیر و نیاز به نیروی انسانی فراوان دارد و ثانیا همانند هر سیستم فیزیكی دیگر كه تغییر در یك جز باعث تغییر در سایر اجزا می شود در مورد قطره چكان ها نیز هنگامی كه دبی یك قطره چكان را با پیچاندن كم یا زیاد می كنیم علاوه بر تغییری كه در دبی قطره چكان بوجود می آید دبی قطره چكان های مجاور نیز تغییر می كند.

بنابراین تنظیم قطره چكان ها می بایست بصورت سعی و خطا انجام شود كه خود وظیفه بسیار دشواری بوده و این كار از عهده زارعین معمولی خارج است. این مشكلات متخصصان را وادار به ابداع نوعی دیگر از قطره چكان ها نمود كه تغییرات لازم در روزنه را بصورت خودكار انجام دهد.

قطره چكان با روزنه متغییر خودكار :

قطره چكان های روزنه ای متغیر خودكار را می توان پیشرفته ترین نوع قطره چكان هایی دانست كه از نظر فنی به بازار عرضه شده اند. به همین دلیل پیچیده ترین و لذا گران ترین نوع قطره چكان نیز بشمار می روند. در این قطره چكان ها معمولا از پرده پلاستیكی یا غشاهای قابل ارتجاع از جنس الاستومتر (elastomer) استفاده شده است كه در مقابل تغییرات فشار از خود عكس العمل نشان می دهد.

انواع قطره چكان با روزنه متغییر خودكار:

⦁ قطره چكان چند روزنه ای شوینده (multiple flushing orifice):

این قطره چكان از تعدادی روزنه قابل ارتجاع كه بطور پشت سر هم در داخل یك محفظه قرار گرفته اند تشكیل شده است. هدف اصلی در ساخت این قطره چكان ها مقاومت در مقابل انسداد توسط ذرات معلق موجود در آب بوده است. چنانچه یك ذره كه اندازه آن بزرگتر از قطر روزنه است جلو آن قرار گیرد جریان آب را قطع یا كاهش می دهد.

این امر موقتا باعث بالا رفتن فشار در پشت روزنه می شود. افزایش فشار همراه با قابلیت ارتجاعی روزنه موجب می شود كه ذره بتواند از داخل آن عبور نماید. پس از عبور ذره بار دیگر فشار آب به حالت عادی بر می گردد.

⦁ قطره چكان تنظیم شونده بلند مسیر شیاری (long path compensating emitter):

این قطره چكان ها معمولا از یك غشا الاستومری تشكیل شده اند. غشا مذكور روی صفحه ای كه در آن یك شیار باریك و طولانی حك شده است قرار می گیرد. این شیار مجرای عبور آب می باشد. با افزایش فشار، صفحه پلاستیكی به داخل شیار فرو رفته و سطح مقطع آن را كاهش می دهد در نتیجه مقدار دبی كاهش می یابد. برعكس در اثر كاهش فشار صفحه بحالت اولیه خود برگشت نموده و شیار برای عبور بیشتر آب باز می شود.

⦁ قطره چكان تنظیم شونده مسطح (flat elastomeric compensating emitter):

این قطره چكان نیز از یك غشا مدور الاستومری كه روی یك صفحه سخت قرار گرفته تشكیل شده است. مسیر حركت آب به صورت معوج از مركز صفحه و به سمت خارج از آن است.

مجرای عبور آب، شیاری است كه بر روی این صفحه حك شده است، با زیاد شدن فشار غشا الاستومتری روی صفحه فشرده شده و مجرای عبور آب را نسبتا مسدود می كند كه این امر باعث كاهش دبی می شود. برعكس در هنگام كم شدن فشار، غشا به حالت اولیه برگشته و مجرای عبور آب بیشتر باز می شود.

⦁ قطره چكان تنظیم شونده لاستیكی (shaped elastomeric emitter):

قطره چكان لاستیكی همانند قطره چكان تنظیم شونده مسطح است، با این تفاوت كه در این قطره چكان هم غشا و هم صفحه با بدنه قطره چكان كه غشا روی آن قرار می گیرد از جنس پلاستیك قابل ارتجاع بوده و در خارج كردن ذرات شن از داخل قطره چكان به مراتب بهتر از سایر قطره چكان ها عمل می كنند.

امروزه تنوع در ساخت قطره چكان ها به قدری زیاد شده است كه به سختی می توان آن ها را در گروه های فوق طبقه بندی كرد. زیرا ممكن است در یك قطره چكان تركیبی از مكانیسم های مختلف بكار رود.

قطره چكان هایی كه تا به حال با فناوری های مختلف ساخته شده و در بازار موجودند به اسامی گوناگون نامیده می شوند كه از آن جمله می توان به انواع زیر اشاره نمود:

⦁ قطره چكان كوتاه مسیر (short-path): كه مسیر حركت آب در آن كوتاه بوده و كاهش فشار از طریق تمهیدات هیدرولیكی كه در ساخت خصوصیات درونی قطره چكان در نظر گرفته شده است، صورت می گیرد.

⦁ قطره چكان بلند مسیر (long-path): كه مسیر حركت آب در آن طولانی بوده و لذا فشار آب قبل از خروج از روزنه قطره چكان تقلیل می یابد. نوع معمول این قطره چكان ها لوله های باریك ماكارونی شكل است.

⦁ قطره چكان گردابی (vortex): كه با ایجاد تلاطم در داخل خود از فشار آب می كاهد.

⦁ قطره چكان تنظیم شونده (pressure compensating): كه در دامنه ای زیاد زا فشار دبی آن ثابت باقی می ماند.

⦁ قطره چكان خود شوینده (self-flushing): كه قادر است ذرات درشت مواد جامد را از خود خارج سازد.

⦁ لوله های روزنه دار (perforated single tubes): كه نوعی از لوله های معمولی می باشد كه در محیط خارجی آن برای خروج آب سوراخ هایی تعبیه شده است.

⦁ لوله های دو محفظه ای (double chamber tubes): كه در واقع دو لوله مجزا و چسبیده بهم بوده و آب از لوله اصلی از طریق سوراخ های تعبیه شده وارد محفظه یا لوله دوم شده و سپس از طریق سوراخ های موجود در روی لوله دوم با فشار كم از آن خارج می شود.

⦁ قطره چكان های آئروسل (aerosol emitter): كه خود نوعی از مه پاشها به شمار می رود و خروج آب از آن ها بصورت ذرات بسیار ریز می باشد.

⦁ مه پاش ها: كه آب را بصورت غبار و مشابه مه از خود خارج می كنند.

⦁ آب پودركن (mister): كه خروج آب از آن ها بصورت پودر می باشد. قطره چكان های آئروسل، مه پاش ها، آب پودركن ها، مشابه یكدیگر بوده و در یك گروه قرار می گیرند.

⦁ قطره چكان های مینیاتوری: كه به آنها خرد آبپاش ها یا ریز آبپاش ها گفته می شود.

⦁ قطره چكان های حبابی (bubbler): كه خروج آب از آن ها بصورت فواره با فشار كم است.

⦁ قطره چكان های پرتابی (spitters): كه آب را با فشار كم از دهانه خود به بیرون پرت می كند.

⦁ آبفشان ها: كه مشابه قطره چكان های مینیاتوری یا مه پاش ها و آب پودركن هاست.

آنچه در بالا گفته شد ذكر تعداد معدودی از قطره چكان های شناخته شده است. امروزه كارخانجات مختلف انواع و اقسام قطره چكان ها را تحت اسامی و مدل های مختلف به بازار ارائه كرده اند كه طرز كار آنها بر اساس یك یا تركیبی از مكانیسم های بالاست و هر یك در شرایط خاصی كاربرد دارند.

مثلا برخی كارخانجات نوعی وسیله آبیاری را ساخته اند كه در فشار زیاد مشابه فواره، در فشار متوسط بصورت آبپاش و در فشار كم بصورت قطره از آن خارج می شود.

قطره چكان ها را می توان به روش های گوناگون طبقه بندی كرد:

⦁ طبقه بندی براساس نحوه اتصال به لوله فرعی (لاترال):

⦁ قطره چكان در مسیر (in-line):

قطره چكان ممكن است در مسیر لوله فرعی (لاترال) قرار گرفته باشد كه به آن، قطره چكان در مسیر (in-line) گفته می شود. در این صورت لوله فرعی (لاترال) قطع و قطره چكان از دو طرف به آن متصل می شود. بطوریكه كل جریان آب از قطره چكان عبور كرده اما فقط بخش بسیار كوچكی از آن منحرف و از روزنه قطره چكان خارج می شود.

⦁ قطره چكان بر مسیر (on-line):

نوعی دیگر از قطره چكان ها روی لوله فرعی (لاترال) قرار می گیرند كه به آنها، قطره چكان بر مسیر (on-line) یا خارج از مسیر گفته می شود. در این حالت اگر لوله فرعی (لاترال) روی زمین قرار گرفته باشد قطره چكان با نوك تیز خود (barb) در لوله فرو رفته و یا با سوراخ كردن لوله با مته روی آن نصب می شوند. در این وضعیت لازم نیست كل جریان از داخل قطره چكان عبور نماید بلكه فقط بخشی از آن وارد قطره چكان شده و از قسمت خروجی آن خارج می شود.

وجود تیزه در قطره چكان باعث می شود كه قطره چكان در محل خود تثبیت شده و فشار آب آن را از لوله جدا نسازد. در صورتی كه لوله فرعی زیر زمین قرار گرفته باشد یك لوله عمودی به نام پایه قطره چكان از آن منشعب می شود و تا سطح زمین بالا می آید و سپس قطره چكان روی آن نصب می گردد.

⦁ طبقه بندی براساس نحوه خروج آب:

⦁ قطره چكان های نقطه ای:

در قطره چكان های نقطه ای كه ممكن است روی زمین و یا زیر سطح خاك قرار گرفته باشند محل خروج آب یك نقطه مشخص است. این محل ممكن است توسط یك قطره چكان و یا تعدادی از قطره چكان ها آبیاری شود. قطره چكان های نقطه ای برای آبیاری درختان و یا گیاهانی كه با فاصله از یكدیگر كاشته می شوند بكار برده می شود. در قطره چكان های چند روزنه ای كه به بازار عرضه می شوند ابتدا تنها یك روزنه آن باز است.

سپس به تدریج و در طی دوره رویش گیاه برحسب نیاز یك یا تعداد دیگر روزنه ها باز می شوند. در هر حال هر كدام از روزنه ها خود یك قطره چكان به شمار رفته و دبی خروجی از آنها ثابت است. قطره چكان های چند روزنه ای غالبا 2،4،6 روزنه دارند.

⦁ قطره چكان های خطی:

در قطره چكان های خطی فاصله نقاط خروج آب از لوله فرعی (لاترال) بسیار كم بوده و الگوی خیس شده خاك یك نوار طویل می باشد. لوله های تراوا، لوله های روزنه دار، لوله های نواری و برخی لوله های دو محفظه ای، از نوع قطره چكان های خطی به شمار می روند. قطره چكان ها معمولا به دو صورت تیزه ای و یا رزوه ای ساخته می شوند. 

قطره چكان های تیزه ای برای نصب در جدار لوله فرو برده می شوند اما قطره چكان های رزوه ای به انتهای لوله یا پایه ای كه به لوله فرعی (لاترال) متصل است پیچ می شوند.

⦁ طبقه بندی براساس خصوصیات هیدرولیكی.

سایر مقالات

   آدرس : استان سمنان ،شهرستان گرمسار ،کیلومتر 1 جاده سمنان،خیابان دانش بنیان ،پارک علم وفن آوری سمنان مرکز رشد گرمسار

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *